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使用MATLAB实现二分法求解超越方程近似根

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下载需积分: 5 | 1KB | 更新于2024-12-09 | 134 浏览量 | 5 评论 | 0 下载量 举报 收藏
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在 MATLAB 中,我们可以使用 bisection 函数来实现这一目标。以下是关于二分法和 MATLAB 中实现二分法的相关知识点。 二分法原理: 二分法基于连续函数的中间值定理。如果函数 f(x) 在区间 [a, b] 上连续,且 f(a) 和 f(b) 异号,即 f(a)*f(b) < 0,则根据中间值定理,至少存在一个根在区间 (a, b) 内。二分法的原理就是不断将区间 [a, b] 对半分,逐步缩小根所在的区间,直到满足精度要求。 MATLAB 中的 bisection 函数实现: 在 MATLAB 中,二分法可以通过编写一个函数来实现,该函数接受四个参数:函数句柄 myfun,区间端点 a 和 b,以及容许误差 tol。函数会返回根的近似值。以下是实现二分法的基本步骤: 1. 首先检查区间两端点的函数值是否满足异号条件,如果不满足,则需要重新指定区间。 2. 计算区间中点 c = (a + b) / 2。 3. 比较函数值 f(a)、f(c) 和 f(b)。 4. 确定根位于哪两个点之间,并将区间缩小到这两个点之间。 5. 重复步骤 2-4,直到区间长度小于或等于容许误差 tol。 示例代码解析: 在给定的 MATLAB 示例中,定义了一个匿名函数 '3.*x+sin(x)-exp(x)',并设定了区间 [a, b] 和容许误差 tol。调用 bisection 函数来寻找区间内的根。需要注意的是,示例中提到了两个不同的区间和两个不同的根,分别对应于函数在区间 [-1, 1] 和 [1, 2] 内的根。 函数 myfun 的定义使用了 MATLAB 的 inline 函数,它允许直接在代码中定义数学表达式。然而,从 MATLAB R2011a 版本开始,inline 函数已经被弃用,推荐使用匿名函数(@)来代替。 在线资源访问: 如果需要进一步了解二分法或者有其他问题,可以访问提供的在线资源链接,该链接可能包含有关二分法的理论背景、更详细的实现步骤、示例问题以及其他数值方法的介绍。 标签说明: 本文件中的标签为 'matlab',意味着该文件内容与 MATLAB 编程语言有关,需要具备 MATLAB 编程基础才能有效理解和应用文件中的内容。 压缩包子文件的文件名称列表: 给定文件的压缩包名称为 'bisection.zip'。解压该压缩包后,可以得到包含上述二分法实现代码的 MATLAB 文件,以及其他可能包含的脚本、函数和说明文档。" 以上内容基于标题、描述、标签以及压缩文件名称列表提供的信息。希望能够对学习和使用 MATLAB 中二分法寻找函数根的过程提供帮助。

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% 定义方程 f = @(x) x * log(sqrt(x^2 - 1) + x) - sqrt(x^2 - 1) - 0.5 * x; % 绘制函数图像 x = linspace(1.01, 10, 1000); % 选择一个合适的范围,避免x^2-1为负 y = arrayfun(f, x); figure; plot(x, y); grid on; xlabel('x'); ylabel('f(x)'); title('Function Plot'); % 定义方程 f = @(x) x * log(sqrt(x^2 - 1) + x) - sqrt(x^2 - 1) - 0.5 * x; % 定义误差要求 tol = 1e-5; % 定义初始区间 [a, b] a = 1.5; % 修改后的起始值 b = 2.5; % 修改后的上界 fa = f(a); fb = f(b); % 检查初始区间是否有效 if fa * fb > 0 error('初始区间不包含根,请重新选择区间'); end % 二分法迭代 k = 0; % 迭代次数 x_k = zeros(1, 100); % 存储迭代结果 f_x_k = zeros(1, 100); % 存储f(x_k) x_k_diff = zeros(1, 100); % 存储|x_k - x_{k-1}| fprintf('迭代次数\t a\t\t\t b\t\t\t x_k\t f(x_k)\t |x_k - x_{k-1}|\n'); % 创建一个表格来存储结果 results = table('Size', [0, 6], 'VariableTypes', {'double', 'double', 'double', 'double', 'double', 'double'}, ... 'VariableNames', {'k', 'a', 'b', 'x_k', 'f_x_k', 'x_k_diff'}); while true k = k + 1; x_k(k) = (a + b) / 2; f_x_k(k) = f(x_k(k)); if k > 1 x_k_diff(k) = abs(x_k(k) - x_k(k-1)); end fprintf('%d\t %.6f\t %.6f\t %.6f\t %.6f\t %.6f\n', k, a, b, x_k(k), f_x_k(k), x_k_diff(k)); % 将结果添加到表格中 results = [results; table(k, a, b, x_k(k), f_x_k(k), x_k_diff(k))]; if abs(f_x_k(k)) < tol || (k > 1 && x_k_diff(k) < tol) break; end if fa * f_x_k(k) < 0 b = x_k(k); fb = f_x_k(k); else a = x_k(k); fa = f_x_k(k); end end filename = '第一次实验数据.xlsx'; sheetname = '习题二第9题'; % Excel 工作表名称 startRow = 3; % 从第3行开始写入 % 将表格写入 Excel 文件 writetable(results, filename, 'Sheet', sheetname, 'Range', ['A' num2str(startRow)]); % 输出结果 disp('二分法结果:'); disp(['迭代次数:', num2str(k)]); disp(['近似根:', num2str(x_k(k))]); disp(['f(x_k):', num2str(f_x_k(k), 6)]); disp(['|x_k - x_{k-1}|:', num2str(x_k_diff(k), 6)]); 请修改正确

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石悦
2025.06.14
为初学者提供了解决实际问题的具体步骤。
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申增浩
2025.05.26
二分法简单易行,适用于求解超越方程的近似根。🦔
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亚赛大人
2025.03.16
通过示例清晰地展示了如何在Matlab中应用二分法。
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咖啡碎冰冰
2025.03.11
链接提供了更多二分法应用的习题和讨论。🍓
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maXZero
2025.01.31
该文档详细介绍了二分法的Matlab实现方法。
weixin_38737335
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